[工學]高電壓技術(shù)(已修改)
2025-10-20 22:49 本頁面
【正文】 第三章 氣隙的電氣強度 第一節(jié) 氣隙的擊穿時間 第二節(jié) 氣隙的伏秒特性和擊穿電壓的概率分布 第三節(jié) 大氣條件對氣隙擊穿電壓的影響 第四節(jié) 較均勻 /不均勻電場氣隙的擊穿電壓 第五節(jié) 提高氣隙擊穿電壓的方法 167。 氣隙的擊穿時間 ?完成氣隙擊穿的三個必備條件： 足夠大的電場強度或足夠高的電壓； 在氣隙中存在能引起電子崩并導(dǎo)致流柱和主放電的有效電子； 需要有一定的時間，讓放電得以逐步發(fā)展并完成擊穿。 ?完成擊穿所用時間都以微秒記，在直流和工頻等持續(xù)電壓下，時間不成問題。但沖擊電壓的有效作用時間也以微秒記，所以放電時間就成了重要因素了。 放電的總時間 tb 由三部分組成，即 tb = tl + ts + tf ts —— 統(tǒng)計時延，指從 tl 到氣隙中 出現(xiàn)第一個有效電子 tf—— 放電形成時延，從出現(xiàn)有效電子 到最終擊穿。 tlag = ts + tf tlag—— 放電時延 第七節(jié) 放電時間和沖擊電壓下的氣隙擊穿 一、放電時間 ts t1 tf tlag tb U u t 167。 氣隙的伏秒特性 一 . 電壓波形 （一）直流電壓 直流試驗電壓大都由交流整流而得，其波形必然有一 定的脈動，通常所稱的電壓值是指平均值。直流電壓的 脈 動幅值 是最大值與最小值之差的 — 半。 紋波系數(shù) 為脈動幅 值與平均值之比。國家標準規(guī)定被試品上直流試驗電壓的 紋波系數(shù)應(yīng)不大于 3％。 （二）工頻交流電壓 工頻交流試驗電壓應(yīng)近似為正弦波，正負兩半波相 同，其峰值與有效值之比應(yīng)在 以內(nèi)。頻率一般在 45— 65Hz范圍內(nèi)。 ? （ 三） 標準雷電沖擊電壓波 用來模擬電力系統(tǒng)中的雷電過電壓波，采用非周期性雙指數(shù)波。如圖 T1—— 視在波前時間； T2—— 視在半峰值時間 ； Um—— 沖擊電壓峰值 國際電工委員會 (IEC)和我國國家標準規(guī)定為： T1= ， 容許偏差 177。 30% ； T2=50μs，容許偏差 177。 20% 通常寫成 ，并可在前面加上正、負號表示極性。 （四） 標準雷電截波 用來模擬雷電過電壓引起氣隙擊穿或外絕緣閃落后出現(xiàn)的截尾沖擊波，如圖。 IEC標準和我國國家標準規(guī)定為：T1= ，容許偏差 177。 30% ； Tc=2～5μs ?？蓪懗?～ 5μs . 1 0 0’ T1 T2 u / Um t 0 1 u / Um 0’ T1 Tc t 標準雷電沖擊電壓波 標準雷電截波 （五） 標準操作沖擊電壓波 用來等效模擬電力系統(tǒng)中操作過電壓波，一般也用非周期性雙指數(shù)波。 IEC標準和我國標準規(guī)定為 [見下左圖 ]：波前時間Tcr=250μs, 容許偏差 177。 20%；半峰值時間 T2=2500μs, 容許偏差177。 60% ?？蓪懗?250/2500μs沖擊波。當在試驗中上述波形不能滿足要求時，推薦采用 100/2500μs 和 500/2500μs 沖擊波。此外還建議采用一種衰減震蕩波 [下右圖 ]，第一個半波的持續(xù)時間在 2021～ 3000μs之間，極性相反的第二個半波的峰值約為第一個半波峰值的 80% 1 0 u / Um Tcr T2 t u 0 Um Tcr t Tcr=1000 ～ 1500us 標準操作沖擊電壓波 二、伏秒特性 氣隙的伏秒特性 —— 在同一波形，不同幅值的沖擊電壓作用下，氣隙上出現(xiàn)的電壓 最大值 和放電時間的關(guān)系，稱為該氣隙的伏秒特性。 伏秒特性曲線 —— 表示該氣隙伏秒特性的曲線，稱為伏秒特性曲線。 50%沖擊擊穿電壓 （ U50% )—— 指某氣隙被擊穿的概率為 50%的沖擊電壓峰值。 沖擊系數(shù) β——U50%與 靜態(tài)擊穿電壓 Us 之比稱為沖擊系數(shù) β。均勻和稍不均勻電場下沖擊擊穿電壓的分散性很小， 沖擊系數(shù) β≈1。極不均勻電場中由于放電時延較長，沖擊系數(shù) β 均大于 1。 （一）伏秒特性曲線的制作 ? 保持一定的沖擊電壓波形不變，而逐級升高電壓 ，以電壓為縱坐標，時間為橫坐標， ? 電壓較低時，擊穿一般發(fā)生在波尾 ，取該電壓的峰值與擊穿時刻，得到相應(yīng)的點； ? 電壓較高時，擊穿一般發(fā)生在波頭 ，取擊穿時刻的電壓值及該時刻，得到相應(yīng)的點； ? 把這些相應(yīng)的點連成一條曲線，就是該氣隙在該電壓波形下的“伏秒特性曲線”。 u 0 t 1 2 3 實際上 伏秒特性 具有統(tǒng)計分散性， 是一個以上下包線為界的帶狀區(qū)域 。 工程上，通常取“ 50%伏秒特性曲線”來表征一個氣隙的沖擊擊穿特性。 U50% u 0 t 2 3 1 （二）伏秒特性曲線的應(yīng)用 在保護設(shè)備和被保護設(shè)備的絕緣配合上具有重要的意 義。是防雷設(shè)計中實現(xiàn)保護設(shè)備和被保護設(shè)備的絕緣配合 的依據(jù) 。 舉例：如果一個電壓同時作用在兩個并聯(lián)的氣隙 S1和 S2上，其中一個氣隙先被擊穿了，則電壓被短接截斷，另一個氣隙就不會再被擊穿了。這個原則如用于保護裝置和被保護設(shè)備，那就是前者保護了后備。設(shè)前者的伏秒特性以 S2記之，后者的以 S1記之，如圖 326情況。 三 . 氣隙擊穿電壓的概率分布 不論是在何種電壓作用下，氣隙的擊穿電壓都有一定的分散性，即“擊穿概率分布特性”。研究表明，氣隙擊穿的幾率分布接近正態(tài)分布，通?？梢杂?U50%和變異系數(shù) Z來表示。 用作絕緣的氣隙，人們所關(guān)心的不僅是其 U50%擊穿電壓，更重要的是其耐受電壓即能確保耐受而不被擊穿的電壓。 100%的耐受電壓是很難測的（要做無窮次的實
教學課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1